دوره 15، شماره 2 - ( پاییز و زمستان 1403 )
جلد 15 شماره 2 صفحات 131-119 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Khoshravesh M, Hosseini Vardanjani S M R, Taheri Soudjani H, Ghahreman M. (2024). Evaluation of Groundwater Quality using the GQI Index for Drinking Purposes. J Watershed Manage Res. 15(2), 119-131. doi:10.61186/jwmr.15.2.119
URL: http://jwmr.sanru.ac.ir/article-1-1253-fa.html
URL: http://jwmr.sanru.ac.ir/article-1-1253-fa.html
خوش روش مجتبی، حسینی وردنجانی سید محمدرضا، طاهری سودجانی هاجر، قهرمان مرضیه. ارزیابی کیفیت آب‌های زیرزمینی با استفاده از شاخص GQI جهت مصارف شرب پژوهشنامه مديريت حوزه آبخيز 1403; 15 (2) :131-119 10.61186/jwmr.15.2.119
1- گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران
2- دانشگاه صنعتی اصفهان، کارشناس آب و خاک جهاد کشاورزی استان چهارمحال و بختیاری، شهرکرد، ایران
3- گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران
2- دانشگاه صنعتی اصفهان، کارشناس آب و خاک جهاد کشاورزی استان چهارمحال و بختیاری، شهرکرد، ایران
3- گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران
چکیده: (909 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: استفاده از آب‌های زیرزمینی برای اهداف کشاورزی، صنعت و شرب بهطور قابلتوجهی در سراسر جهان در حال افزایش است. این منابع به‌عنوان بخش مهمی از آب‌های تجدیدپذیر اکوسیستم بهحساب میآیند و در مقایسه با آب‌های سطحی دارای مزیتهای مختلفی مانند کیفیت بالاتر و آلودگی کمتر هستند. از طرفی خشکسالیهای متناوب اخیر و کاهش چشمگیر منابع آب سطحی منجر به استفاده بیش از حد از منابع آب زیرزمینی و کاهش کیفیت آنها شده است، بنابراین شناخت کیفیت آب زیرزمینی برای برنامهریزی و مدیریت مناسب این منابع بسیار حائز اهمیت بوده و باید مورد توجه جدی و تجزیه و تحلیل دقیق قرار گیرد. همچنین باوجودیکه یکی از مشکلات بهداشتی مناطق در حال توسعه عدم برخورداری از آب آشامیدنی سالم است و محور توسعه پایدار در منطقه در گرو سلامت انسان است لذا بدون بهرهمندی از آب آشامیدنی سالم و استاندارد نمیتوان رفاه و سلامت جامعه را در حد مطلوب تضمین نمود. آب از دو بعد بهداشتی و اقتصادی اهمیت دارد زیرا در بعد اقتصادی محرک چرخ صنعت و رونق بخش کسب و کار کشاورزی میباشد. در همین راستا هدف از این پژوهش ارزیابی کیفی و تحلیل تغییرات مکانی کیفیت آب زیرزمینی بر مبنای شاخص ارزیابی GQI است.
مواد و روش‌ها: این پژوهش به ارزیابی کیفی آب زیرزمینی در محدوده شهرستانهای خانمیرزا، لردگان، بروجن، اردل و کیار از توابع استان چهارمحال و بختیاری جهت استفاده در مصارف شرب و تحلیل تغییرات مکانی آب زیرزمینی در محدوده مطالعاتی پرداخته و اطلاعات کاربردی از وضعیت منابع آب موجود منطقه در زمینه شرب ارائه مینماید. بههمین منظور 28 نمونه آب زیرزمینی از چاههای بهره‌برداری مجاز واقع در نقاط مختلف در شهرستانهای ذکر شده در بازه زمانی 1400-1399 برداشت شد و در آزمایشگاه مورد آنالیز شیمیایی قرار گرفت. برای ارزیابی کیفی این نمونهها جهت استفاده در مصارف شرب از شاخص GQI استفاده شد. در این پژوهش برای محاسبه شاخص کیفی GQI مقادیر غلظت 11 پارامتر شامل پارامترهای هدایت الکتریکی، اسیدیته، مجموع نمکهای محلول در آب، یون کلسیم، سدیم، منیزیم، پتاسیم، کربنات و بیکربنات، کلر و سولفات بهکار برده شد. سپس با استفاده از مقادیر خصوصیات شیمیایی نمونههای برداشت شده و بهرهمندی از روش درونیابی وزندهی عکس فاصله در محیط نرمافزاری GIS، پهنهبندی مکانی مقادیر کلیه پارامترهای مورد مطالعه صورت گرفته و لایههای اطلاعاتی موردنظر به فرمت رستری بهدست آمد. در ادامه با اعمال توابع محاسباتی بر لایههای اطلاعاتی موجود، همپوشانی انجام شد و در انتها مقادیر شاخص GQI برآورد و نقشه رستری شاخص تهیه گردید. با استفاده از نقشههای خروجی میتوان علاوه بر تعیین مشخصههای کیفی موردمطالعه در سطح محدوده، به بررسی روند تغییرات آنها نیز پرداخته و نقشههای پهنهبندی کیفی هریک را تهیه و با مقادیر استاندارد مقایسه نمود.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که شاخص GQI محاسباتی با استفاده از نمونههای اندازهگیری شده، بخش وسیعی از وسعت منطقه مطالعاتی را در طبقه با کیفیت عالی و خوب قرار میدهد که برای مصرف شرب مناسب میباشند. همچنین طیف رنگی نقشه پهنهبندی نشانگر کیفیت بهتری از آب زیرزمینی منطقه غرب و جنوب منطقه موردمطالعه نسبت به سایر بخشهای آن میباشد. بهطور کلی کیفیت آب شرب از جنوب بهسمت شمال و شمال شرق کاهش مییابد. مقوله تحلیل حساسیت مدل به بررسی تأثیرپذیری یک متغیر خروجی ناشی از تغییر یک متغیر ورودی در آن مدل میپردازد. با بررسی آنالیز حساسیت صورت گرفته بهترتیب پارامترهای اسیدیته، کلسیم، منیزیم، کل نمکهای محلول و هدایت الکتریکی با تأثیر منفی (بهمعنی تأثیر در افزایش مقادیر شاخص و افزایش کیفیت آب پس از حذف تک پارامتر و کاهش کیفیت آب با افزودن تک پارامتر در محاسبه مقدار شاخص) و غلظت یونهای بیکربنات، سولفات، سدیم، پتاسیم و کلر موجود در آب با تأثیر مثبت در کیفیت آب (بهمعنی تأثیر در کاهش مقادیر شاخص و کاهش کیفیت آب پس از حذف تک پارامتر و افزایش کیفیت آب با افزودن تک پارامتر در محاسبه مقدار شاخص) بهترتیب بیشترین تا کمترین تغییرات را در برآورد شاخص GQI بهخود اختصاص دادهاند. بنابراین شاخص کیفی GQI نسبت به وجود یا عدم وجود اسیدیته و بیکربنات کلسیم حساسیت بیشتری داشته و تصمیمگیری در رابطه با ردهبندی کیفی آب آشامیدنی را بیش از سایر پارامترهای مورد استفاده در تعیین شاخص، تحت تأثیر قرار میدهد. با توجه به مقادیری که در تغییرات شاخص رخ داده است، برخی پارامترهای مورد بررسی با وجودیکه وزن بالاتری در محاسبه شاخص داشتهاند ولی درصد تغییرات شاخص با وجود و یا عدم وجود آن پارامتر مقدار قابلتوجهی را نشان نمیدهد. به‌عنوان نمونه بیکربنات که وزن پایینتری را نسبت به یون منیزیم دارا بوده ولی درصد تغییرات شاخص ناشی از حذف بیکربنات در مقایسه با درصد تغییرات شاخص ناشی از حذف منیزیم، مقدار بیشتری برآورد شده است. بنابراین دارا بودن وزن بالاتر مؤلفهها حاکی از حساسیت بیشتر مدل نسبت به آن مؤلفه نخواهد بود.
نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش نشان میدهد که کیفیت آب زیرزمینی در مناطق مورد مطالعه برای استفاده در شرب مطلوب بوده و آب‌های زیرزمینی منطقه مورد مطالعه تحت تأثیر تغییرات ناشی از پارامترهای مورد آزمون در بخش شرب قرار نگرفتهاند. همچنین این مطالعه به برنامهریزی جامع و مفید در خصوص بهره‌برداری و نگهداری از منابع آب زیرزمینی، کمک نموده و باعث میگردد تا با دیدی روشن با توجه به نقشههای کیفیت آب زیرزمینی بتوان در این زمینه برنامه ریزی جامع و مفیدتری ارائه داد.
مقدمه و هدف: استفاده از آب‌های زیرزمینی برای اهداف کشاورزی، صنعت و شرب بهطور قابلتوجهی در سراسر جهان در حال افزایش است. این منابع به‌عنوان بخش مهمی از آب‌های تجدیدپذیر اکوسیستم بهحساب میآیند و در مقایسه با آب‌های سطحی دارای مزیتهای مختلفی مانند کیفیت بالاتر و آلودگی کمتر هستند. از طرفی خشکسالیهای متناوب اخیر و کاهش چشمگیر منابع آب سطحی منجر به استفاده بیش از حد از منابع آب زیرزمینی و کاهش کیفیت آنها شده است، بنابراین شناخت کیفیت آب زیرزمینی برای برنامهریزی و مدیریت مناسب این منابع بسیار حائز اهمیت بوده و باید مورد توجه جدی و تجزیه و تحلیل دقیق قرار گیرد. همچنین باوجودیکه یکی از مشکلات بهداشتی مناطق در حال توسعه عدم برخورداری از آب آشامیدنی سالم است و محور توسعه پایدار در منطقه در گرو سلامت انسان است لذا بدون بهرهمندی از آب آشامیدنی سالم و استاندارد نمیتوان رفاه و سلامت جامعه را در حد مطلوب تضمین نمود. آب از دو بعد بهداشتی و اقتصادی اهمیت دارد زیرا در بعد اقتصادی محرک چرخ صنعت و رونق بخش کسب و کار کشاورزی میباشد. در همین راستا هدف از این پژوهش ارزیابی کیفی و تحلیل تغییرات مکانی کیفیت آب زیرزمینی بر مبنای شاخص ارزیابی GQI است.
مواد و روش‌ها: این پژوهش به ارزیابی کیفی آب زیرزمینی در محدوده شهرستانهای خانمیرزا، لردگان، بروجن، اردل و کیار از توابع استان چهارمحال و بختیاری جهت استفاده در مصارف شرب و تحلیل تغییرات مکانی آب زیرزمینی در محدوده مطالعاتی پرداخته و اطلاعات کاربردی از وضعیت منابع آب موجود منطقه در زمینه شرب ارائه مینماید. بههمین منظور 28 نمونه آب زیرزمینی از چاههای بهره‌برداری مجاز واقع در نقاط مختلف در شهرستانهای ذکر شده در بازه زمانی 1400-1399 برداشت شد و در آزمایشگاه مورد آنالیز شیمیایی قرار گرفت. برای ارزیابی کیفی این نمونهها جهت استفاده در مصارف شرب از شاخص GQI استفاده شد. در این پژوهش برای محاسبه شاخص کیفی GQI مقادیر غلظت 11 پارامتر شامل پارامترهای هدایت الکتریکی، اسیدیته، مجموع نمکهای محلول در آب، یون کلسیم، سدیم، منیزیم، پتاسیم، کربنات و بیکربنات، کلر و سولفات بهکار برده شد. سپس با استفاده از مقادیر خصوصیات شیمیایی نمونههای برداشت شده و بهرهمندی از روش درونیابی وزندهی عکس فاصله در محیط نرمافزاری GIS، پهنهبندی مکانی مقادیر کلیه پارامترهای مورد مطالعه صورت گرفته و لایههای اطلاعاتی موردنظر به فرمت رستری بهدست آمد. در ادامه با اعمال توابع محاسباتی بر لایههای اطلاعاتی موجود، همپوشانی انجام شد و در انتها مقادیر شاخص GQI برآورد و نقشه رستری شاخص تهیه گردید. با استفاده از نقشههای خروجی میتوان علاوه بر تعیین مشخصههای کیفی موردمطالعه در سطح محدوده، به بررسی روند تغییرات آنها نیز پرداخته و نقشههای پهنهبندی کیفی هریک را تهیه و با مقادیر استاندارد مقایسه نمود.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که شاخص GQI محاسباتی با استفاده از نمونههای اندازهگیری شده، بخش وسیعی از وسعت منطقه مطالعاتی را در طبقه با کیفیت عالی و خوب قرار میدهد که برای مصرف شرب مناسب میباشند. همچنین طیف رنگی نقشه پهنهبندی نشانگر کیفیت بهتری از آب زیرزمینی منطقه غرب و جنوب منطقه موردمطالعه نسبت به سایر بخشهای آن میباشد. بهطور کلی کیفیت آب شرب از جنوب بهسمت شمال و شمال شرق کاهش مییابد. مقوله تحلیل حساسیت مدل به بررسی تأثیرپذیری یک متغیر خروجی ناشی از تغییر یک متغیر ورودی در آن مدل میپردازد. با بررسی آنالیز حساسیت صورت گرفته بهترتیب پارامترهای اسیدیته، کلسیم، منیزیم، کل نمکهای محلول و هدایت الکتریکی با تأثیر منفی (بهمعنی تأثیر در افزایش مقادیر شاخص و افزایش کیفیت آب پس از حذف تک پارامتر و کاهش کیفیت آب با افزودن تک پارامتر در محاسبه مقدار شاخص) و غلظت یونهای بیکربنات، سولفات، سدیم، پتاسیم و کلر موجود در آب با تأثیر مثبت در کیفیت آب (بهمعنی تأثیر در کاهش مقادیر شاخص و کاهش کیفیت آب پس از حذف تک پارامتر و افزایش کیفیت آب با افزودن تک پارامتر در محاسبه مقدار شاخص) بهترتیب بیشترین تا کمترین تغییرات را در برآورد شاخص GQI بهخود اختصاص دادهاند. بنابراین شاخص کیفی GQI نسبت به وجود یا عدم وجود اسیدیته و بیکربنات کلسیم حساسیت بیشتری داشته و تصمیمگیری در رابطه با ردهبندی کیفی آب آشامیدنی را بیش از سایر پارامترهای مورد استفاده در تعیین شاخص، تحت تأثیر قرار میدهد. با توجه به مقادیری که در تغییرات شاخص رخ داده است، برخی پارامترهای مورد بررسی با وجودیکه وزن بالاتری در محاسبه شاخص داشتهاند ولی درصد تغییرات شاخص با وجود و یا عدم وجود آن پارامتر مقدار قابلتوجهی را نشان نمیدهد. به‌عنوان نمونه بیکربنات که وزن پایینتری را نسبت به یون منیزیم دارا بوده ولی درصد تغییرات شاخص ناشی از حذف بیکربنات در مقایسه با درصد تغییرات شاخص ناشی از حذف منیزیم، مقدار بیشتری برآورد شده است. بنابراین دارا بودن وزن بالاتر مؤلفهها حاکی از حساسیت بیشتر مدل نسبت به آن مؤلفه نخواهد بود.
نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش نشان میدهد که کیفیت آب زیرزمینی در مناطق مورد مطالعه برای استفاده در شرب مطلوب بوده و آب‌های زیرزمینی منطقه مورد مطالعه تحت تأثیر تغییرات ناشی از پارامترهای مورد آزمون در بخش شرب قرار نگرفتهاند. همچنین این مطالعه به برنامهریزی جامع و مفید در خصوص بهره‌برداری و نگهداری از منابع آب زیرزمینی، کمک نموده و باعث میگردد تا با دیدی روشن با توجه به نقشههای کیفیت آب زیرزمینی بتوان در این زمینه برنامه ریزی جامع و مفیدتری ارائه داد.
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
سنجش از دور و سامانه های اطلاعات جغرافيايی
دریافت: 1402/7/23 | پذیرش: 1402/12/7
دریافت: 1402/7/23 | پذیرش: 1402/12/7
فهرست منابع
1. AsghariMoghadam, A., Javanmard, Z., Vadieti, M., Najib, M. (2015). Evaluating the Quality of Mehraban Plain Groundwater Resources Using GQI and FGQI Methods. Hydrogeomorphology, 2(2), 79-98 (In Persian).
2. Afzali, A., & Shahedi, K. (2015). Investigation on Trend of Groundwater Quantity-Quality Variation in Amol-Babol Plain. J Watershed Manage Res, 5(10), 144-156 (In Persian).
3. Abbasi, Z., Azimzadeh, H., Talebi, A., & Sotoudeh, A. (2019). Evaluating quality of Ajabshir groundwater resources based on Groundwater Quality Indicator (GQI) and geographical information system. Journal of Water and Soil Science, 22(4), (In Persian). [DOI:10.29252/jstnar.22.4.99]
4. Adimalla, N., & Qian, H. (2019). Groundwater quality evaluation using water quality index (WQI) for drinking purposes and human health risk (HHR) assessment in an agricultural region of Nanganur, south India. Ecotoxicology and environmental safety, 176, 153-161. [DOI:10.1016/j.ecoenv.2019.03.066]
5. Anonymous. (2021). Water Scarcity Adaptation National Workgroup.
6. Anonymous. (2023). Chaharmahal and Bakhtiari meteorological Administration.
7. Babiker, I. S., Mohamed, M. A., & Hiyama, T. (2007). Assessing groundwater quality using GIS. Water Resources Management, 21, 699-715. [DOI:10.1007/s11269-006-9059-6]
8. Bhavsar, Z., & Patel, J. (2023). Assessing potability of groundwater using groundwater quality index (GWQI), entropy weighted groundwater pollution index (EGPI) and geospatial analysis for khambhat coastal region of Gujarat. Groundwater for Sustainable Development, 21, 100916. [DOI:10.1016/j.gsd.2023.100916]
9. Das, C. R., Das, S., & Panda, S. (2022). Groundwater quality monitoring by correlation, regression and hierarchical clustering analyses using WQI and PAST tools. Groundwater for Sustainable Development, 16, 100708. [DOI:10.1016/j.gsd.2021.100708]
10. Dev, R., & Bali, M. (2019). Evaluation of groundwater quality and its suitability for drinking and agricultural use in district Kangra of Himachal Pradesh, India. Journal of the Saudi society of agricultural sciences, 18(4), 462-468. [DOI:10.1016/j.jssas.2018.03.002]
11. Din, I. U., Muhammad, S., & ur Rehman, I. (2023). Groundwater quality assessment for drinking and irrigation purposes in the Hangu District, Pakistan. Journal of Food Composition and Analysis, 115, 104919. [DOI:10.1016/j.jfca.2022.104919]
12. Dutta, N., Thakur, B. K., Nurujjaman, M., Debnath, K., & Bal, D. P. (2022). An assessment of the water quality index (WQI) of drinking water in the Eastern Himalayas of South Sikkim, India. Groundwater for Sustainable Development, 17, 100735. [DOI:10.1016/j.gsd.2022.100735]
13. Hagan, G. B., Minkah, R., Yiran, G. A., & Dankyi, E. (2022). Assessing groundwater quality in peri-urban Accra, Ghana: Implications for drinking and irrigation purposes. Groundwater for Sustainable Development, 17, 100761. [DOI:10.1016/j.gsd.2022.100761]
14. Isaaks, E. H., & Srivastava, R. M. (1989). Applied geostatistics. (No Title).
15. Joghatayi, H., Dabiri, R., Moslempour, M. E., Otari, M., & Sharifiyan Attar, R. (2015). Groundwater quality assessment using the Groundwater Quality Index and GIS in Joghatay plain, NE Iran. Human & Environment, 13(4), 17-25 (In Persian).
16. Kawo, N. S., & Karuppannan, S. (2018). Groundwater quality assessment using water quality index and GIS technique in Modjo River Basin, central Ethiopia. Journal of African Earth Sciences, 147, 300-311. [DOI:10.1016/j.jafrearsci.2018.06.034]
17. Khalid, S. (2019). An assessment of groundwater quality for irrigation and drinking purposes around brick kilns in three districts of Balochistan province, Pakistan, through water quality index and multivariate statistical approaches. Journal of Geochemical Exploration, 197, 14-26. [DOI:10.1016/j.gexplo.2018.11.007]
18. Kundzewicz, Z. W. (1997). Water resources for sustainable development. Hydrological Sciences Journal, 42(4), 467-480. [DOI:10.1080/02626669709492047]
19. Mohamadi, S., & Hassanzadeh, R. (2023). A survey on spatial and temporal variations of groundwater quality and quantity index using Geographic Information System and Geostatistics (Case study: Bam- Narmashir plain). J Watershed Manage Res. 14(28), 55-67. [DOI:10.61186/jwmr.14.28.55]
20. Nas, B., & Berktay, A. (2010). Groundwater quality mapping in urban groundwater using GIS. Environmental monitoring and assessment, 160, 215-227. [DOI:10.1007/s10661-008-0689-4]
21. Nordin, N. F. C., Mohd, N. S., Koting, S., Ismail, Z., Sherif, M., & El-Shafie, A. (2021). Groundwater quality forecasting modelling using artificial intelligence: A review. Groundwater for Sustainable Development, 14, 100643. [DOI:10.1016/j.gsd.2021.100643]
22. Organization, W. H. (2017). Guidelines for drinking-water quality: first addendum to the fourth edition.
23. Pande, C. B., & Moharir, K. (2018). Spatial analysis of groundwater quality mapping in hard rock area in the Akola and Buldhana districts of Maharashtra, India. Applied Water Science, 8, 1-17. [DOI:10.1007/s13201-018-0754-2]
24. Rahman, M. M., Haque, T., Mahmud, A., Al Amin, M., Hossain, M. S., Hasan, M. Y., Shaibur, M. R., Hossain, S., Hossain, M. A., & Bai, L. (2023). Drinking water quality assessment based on index values incorporating WHO guidelines and Bangladesh standards. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C, 129, 103353. [DOI:10.1016/j.pce.2022.103353]
25. Shabbir, R., & Ahmad, S. S. (2015). Use of geographic information system and water quality index to assess groundwater quality in Rawalpindi and Islamabad. Arabian Journal for Science and Engineering, 40, 2033-2047. [DOI:10.1007/s13369-015-1697-7]
26. Shahnawaz, H., Kirpalni, C., & Iqbal, M. A. (2021). Investigation & assessment on groundwater water quality index from sanganer tehsil jaipur (rajasthan). Materials Today: Proceedings, 42, 1732-1736. [DOI:10.1016/j.matpr.2020.11.098]
27. Sun, Y., Kang, S., Li, F., & Zhang, L. (2009). Comparison of interpolation methods for depth to groundwater and its temporal and spatial variations in the Minqin oasis of northwest China. Environmental Modelling & Software, 24(10), 1163-1170. [DOI:10.1016/j.envsoft.2009.03.009]
28. Sarvi Sadrabad, H., & Zare Chahouki, A. (2022). Study of the Efficiency of Groundwater Quality Index to Evaluate the Long-term Effects of Inter-Basin Water Transfer Using Non-Parametric Methods and GIS (Case Study Yazd-Ardakan Aquifer). Water and Soil, 35(6), 804-791 (In Persian).
29. Varol, S., Şener, Ş., & Şener, E. (2021). Assessment of groundwater quality and human health risk related to arsenic using index methods and GIS: A case of Şuhut Plain (Afyonkarahisar/Turkey). Environmental Research, 202, 111623. [DOI:10.1016/j.envres.2021.111623]
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
